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龙卷风和飓风有何区别?

这两天看到美国俄克拉荷马郊区遭受龙卷风袭击给当地人民生命财产造成巨大损失的新闻,想起了复活节长周末和儿子翻阅我收藏的二手书,一起讨论龙卷风和飓风有何区别的事情。

复活节的长周末我和儿子在家打乒乓球休息时,儿子拿本姐姐小时候读过的加菲猫看,我随手拿起书架上的《Wild,Wet and Windy》翻翻。这是一本关于气象方面的科学图谱,主要是介绍风,云,雷,雨等气象知识。书中有关龙卷风和飓风的介绍言简意赅,让我对这些气象常识有了进一步认识,想起曾带儿子去安省科学馆时在龙卷风模拟器前看到的景象,我问儿子什么是风,儿子回答和书中的解释完全一样,就是运动的空气(Moving air)。

儿子的回答引起我的兴致,看来他们在学校学过气象基础知识。我想把儿子的注意力从加菲猫转到科学常识上,借机让他再看看这本有趣的科学图谱。我在图书馆和yard Sale等处买过不少二手科学图谱等工具书,这本就是我收藏的二手书之一,儿子以前也翻阅过。儿子现在的英文水平完全可以读懂这本书的内容,并且我的英语发音也不准确,我就让他给我读一遍,然后我们一起探讨什么是龙卷风?什么是飓风?龙卷风和飓风有何区别?

龙卷风的英文是Tornado,属于旋转风,也就是旋风(Whirling Winds),主要是由于地面上的雷雨云和地表强烈温差形成的,最终由于强大的冷热空气剧烈对流碰撞成巨大旋风,形成宛若象鼻,由地面直通云霄充满尘埃的的巨大气柱。古人大概是认为苍天中的巨龙发威卷走万物,把这种天象称为龙卷风的吧。

如果湖面和海面上与天空中的雷雨云温差很大,也会产生龙卷风,叫做水龙卷(Waterspout)。水龙卷的威力比陆地上的龙卷风弱一些,但也有足够能量卷起水面船舶,有时将水中鱼,蛙等生物卷起来撒在某处降下鱼雨和蛙雨。水龙卷在水面上形成的通天长鼻气柱确实骇人,加上造成的危害和形成的奇异天象被古人认为是水怪也就不难理解了。

飓风的英文是Hurricane,也叫风暴(Cyclone),台风(Typhoon)和大旋风(Willy-Willy)等。是由赤道南北的热带海洋形成的巨大气旋。赤道附近的炙热太阳照射海水气化,热空气急剧上升与冷空气相撞形成气旋,随着日积月累,气旋越来越大,积蓄的能量也越来越强,最终形成飓风。飓风一词来自加勒比海言语的恶魔Hurican,亦有说是玛雅人神话中创世众神的其中一位,就是雷暴与旋风之神Hurakan,大概是与飓风的强大破坏力令人恐惧而与魔鬼和神灵联系在一起的吧。

龙卷风和飓风都是由于热空气剧烈骤升与冷空气相撞形成的气旋,最终成为能量极大,非常有破坏力的狂风,那么两者有什么区别呢?《Wild,Wet and Windy》这本科学图谱有简洁清晰的答案,所以,在儿子给我朗读了龙卷风和飓风的内容后,我向他提出这些问题。

我们根据书中的简介归纳为大小(Size),速度快慢,持续时间和破快形式以区别龙卷风和飓风。

龙卷风本身规模小,气柱直径几米至百米左右,绝大多数不超过1.5公里;飓风辐射面巨大,几十公里到上千公里。龙卷风速度很快,常常达到每秒百米,比一般飓风快2-3倍,一般能达到每小时320公里。龙卷风持续时间不长,往往不到一小时;飓风登陆后也要持续几天,随着内陆地表缺乏足够的水蒸气来源逐渐减弱消失。龙卷风的路径变幻无常,造成的危害是所经之处,一个地区有可能相邻房屋有被彻底摧毁和安然无恙之惊人反差;飓风往往给一大片地区带来相似的灾害。但不管两者有啥区别,它们的一个共同点都是给人类带来灾难!

目前将此次袭击俄克拉荷马郊区的龙卷风命名为“2013穆尔龙卷风”(2013 Mooer Tornado),强度是藤田级数5级(EF5),与2005年8月在美国新奥尔良登陆的卡特里娜5级飓风(Hurricane Katrina)相比,一些数据可帮助说明龙卷风和飓风的区别。

袭击俄克拉荷马郊区的“2013穆尔龙卷风”速度达每小时320公里,历时40分钟,路面行进大约27公里,受灾面积32平方公里,38000户居民断电。这个龙卷风的宽度,速度和持续时间都是超大规模的,龙卷风经过地区受到毁灭性打击。目前统计24人死亡,财产损失尚未精确统计数据。

飓风卡特里娜(Hurricane Katrina)于2005年8月25日在美国佛罗里达州登陆,8月29日再次以每小时233公里的风速在美国墨西哥湾沿岸新奥尔良外海岸登陆。登陆超过12小时后,才减弱为强烈热带风暴。整个受灾范围几乎与英国国土面积相当,受影响地区包括巴哈马、佛罗里达、古巴、路易斯安那、密西西比、阿拉巴马等。财产损失812亿美元,1800多人丧生。由于石油加工企业受到飓风破坏,曾引起原有期货市场和汽油价格暴涨,迫使美国和世界原油生产国动用战略储备平抑油价。飓风卡特里娜造成的灾难也让人们担心美国经济受损,引起了美国三大股指的剧烈震荡。

两者比较可以看出龙卷风的绝对风速更快,摧毁性更强,但时间短,影响面小,只是局部灾难;飓风绝对风速低于龙卷风,风能摧毁性不如龙卷风,但持续时间长,影响面大,次生灾害更强,甚至可能影响国家经济形势。

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我收藏的二手书,儿童科学图谱《Wild,Wet and Windy》

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图谱中图文并茂介绍龙卷风是如何形成的内容。

书中水龙卷的相关解释.JPG

海面,湖面等水面上空的雷雨云温差很大,也可能引起水上龙卷风,即水龙卷(WaterSpouts),书中水龙卷的相关解释。

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空中照片显示“2013穆尔龙卷风”所经之地给房屋造成的毁灭性灾难。照片上方隐约可见风带边缘外没有受损的一些房屋。

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2013穆尔龙卷风所经之地造成的毁灭性灾难,显示出龙卷风风力的巨大破坏性。

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这张空中照片显示“2013穆尔龙卷风”破坏性的特点,所经之地受到毁灭性破坏,周围龙卷风没有经过的地带安然无恙,可见两旁的树木和房屋完整无损。

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飓风卡特里娜的卫星云图,可见其覆盖的巨大地区。

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上两幅照片是飓风卡特里娜给美国新奥尔良带来的灾难情景。其风力对房屋的破坏性不如“2013穆尔龙卷风”,但是伴随的次生灾难如引发的海水决堤也是毁灭性的。其影响面非常广泛,甚至让人们担忧美国的经济形势。

安省科技馆中龙卷风形成的模拟器.JPG

曾和朋友一起去安省科技馆参观,这是儿子和小朋友一起在模拟器前观看龙卷风形成的过程。

因热空气质量轻而上升,模拟器内上方的热空气下降,热冷空气形成对流碰撞成气旋,随着冷热空气对流加强,气旋增大,最终形成龙卷风.JPG

当人们站在龙卷风生成模拟器前,人体体温改变了其内空气,因热空气质量轻而上升,模拟器内上方的冷空气下降,热冷空气形成对流碰撞成气旋,随着冷热空气对流加强,气旋增大,最终形成龙卷风。

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